Pirelli thử nghiệm Cyber Tyre: Lốp thông minh với cảm biến nhận diện và kiểm soát độ bám đường

Không thiếu những trường hợp, trong điều kiện trời mưa lớn, đường nhựa ngập nước, hay bên các quốc gia ôn đới và hàn đới, mặt đường phủ băng tuyết, những tính năng kiểm soát độ bám đường hay kiểm soát ổn định xe không có tác dụng như mong muốn. Đó là ý tưởng khi Pirelli hợp tác cùng Bosch để tạo ra mẫu lốp thông minh, trước mắt là dành riêng cho chiếc siêu xe Pagani Utopia Roadster.

Không chỉ đơn giản tận dụng hệ thống kiểm soát độ ổn định xe, mà chính bản thân chiếc lốp cũng sẽ thu thập được dữ liệu về độ bám đường, gửi về hệ thống ESP (electronic stability control) trong xe. Kết quả là xe sẽ dùng dữ liệu ấy để điều chỉnh vận hành, cải thiện độ bám đường và cả độ an toàn, triệt tiêu tình trạng trượt bánh trong hầu hết mọi điều kiện đường xá.

Theo Ian Coke, giám đốc kỹ thuật Pirelli North America, cảm biến lấy dữ liệu từ lốp xe sở hữu hai tiềm năng khác biệt: "Hoặc bạn có thể sở hữu cảm biến chỉ gửi dữ liệu về hệ thống điều khiển điện tử của xe, hoặc bạn sẽ có thể có cảm biến tích hợp hoàn toàn với hệ thống của xe, biến chiếc lốp thành một dạng lốp thông minh đúng nghĩa. Khi ấy, chiếc xe sẽ phản ứng với thông tin gửi từ cảm biến trong lốp về theo thời gian thực.

Với giải pháp cơ bản đầu tiên, những thông tin như thông số lốp, áp suất và nhiệt độ lốp là những dữ liệu thụ động. Thứ có ích duy nhất mà thông số lốp cho hệ thống điều khiển điện tử của xe biết, nó là lốp mùa hè hay lốp mùa đông, và xe sẽ điều chỉnh cách vận hành tương ứng. Nếu đổi lốp, xe sẽ biết điều đó."

Còn khi ứng dụng dữ liệu cảm biến để tạo ra một bộ lốp thông minh đúng nghĩa, theo anh Coke, là dữ liệu từ lốp có thể tích hợp sâu vào cách xe vận hành. Trên lý thuyết, giải pháp này cho phép lốp gửi dữ liệu về theo thời gian thực, và ngược lại, hệ thống kiểm soát hành trình sẽ phản ứng theo thời gian thực để giảm tỷ lệ xảy ra trượt bánh:

“Cảm biến có thể đo được mỗi vòng bánh bám đường bao nhiêu. Khi biết được thông tin ấy, biết vận tốc xe, nếu có trượt bánh hoặc đi trong điều kiện đường sũng nước, hệ thống sẽ kiểm soát xe nhanh hơn. Với những cảm biến như thế này, mọi thứ đều diễn ra theo thời gian thực, và tôi nghĩ lần này chúng tôi đã tạo ra được đột phá mới.”

Điều này cũng đồng nghĩa với việc, lốp thông minh được phát triển dựa trên những hệ thống kiểm soát ổn định xe đang hiện diện trên thị trường. Những hệ thống như thế này, trong hầu hết các tình huống, đều có nhiệm vụ nhận diện xe bị trượt bánh, thiếu lái (understeer) hay thừa lái (oversteer), trước khi can thiệp bằng nhiều giải pháp như giảm tốc, giảm sức mạnh gửi tới bánh xe hoặc đẩy thêm sức cho bánh còn lại.



Những hệ thống hiện tại vốn đã rất tốt rồi, nhưng vẫn có thể mất lái và trượt bánh trong những điều kiện thời tiết cực đoan hoặc tài xế cảm giác tự tin thái quá. Hệ thống lốp thông minh mới sẽ có thể triệt tiêu mọi tình huống đó ngay khi nó nhận ra lốp trượt trên mặt đường.

Đồng ý là lốp xe khi trang bị cảm biến sẽ có thể gửi hàng loạt dữ liệu có giá trị về hệ thống điều khiển điện tử của xe theo thời gian thực. Nhưng sẽ là vô nghĩa nếu hệ thống điều khiển không biết cách phản ứng đúng với lượng dữ liệu đó. Vậy là hệ thống điều khiển điện tử của xe cũng phải đủ thông minh. Đó là giá trị của quá trình hợp tác giữa Pirelli và Bosch.

Anh Coke cho biết: “Có nhiều cách để làm được điều này, nhưng lý do chúng tôi hợp tác với Bosch, vì họ chính là nhà phát triển những hệ thống kiểm soát vận hành trên hầu hết những chiếc xe thương mại hiện nay, và nhờ đó chúng tôi có thể phát triển tiêu chuẩn truyền dẫn dữ liệu từ lốp xe. Hoặc kết nối qua Bluetooth, hoặc kết nối qua dongle 2.4 GHz, hoặc cũng có thể dùng CPU độc lập hay thậm chí gửi dữ liệu lên máy chủ đám mây.”

CEO Pirelli North America, Claudio Zanardo thì háo hức với thỏa thuận hợp tác phát triển giữa họ và Bosch: “Chúng tôi sẽ phát triển phần mềm và linh kiện để sử dụng những dữ liệu mà cảm biến có thể thu thập, rồi phát triển ra một tiêu chuẩn an toàn mới. Hiện tại, chúng tôi đang nghiên cứu cách chúng tôi có thể khai thác lượng dữ liệu này. Bosch là đối tác hoàn hảo để thực hiện điều đó.”

Điều bất ngờ là, không có bất kỳ công nghệ nào được liệt kê ở trên là mới mẻ hoàn toàn cả. Pirelli trong nhiều năm qua đã phát triển chúng. Một lý do khiến Cyber Tire giờ chưa phổ biến chính là vì quá trình phát triển và hoàn thiện lốp thông minh rất khó:

“Lắp một cảm biến nhỏ với những linh kiện điện tử đắt tiền vào một chiếc lốp xoay cả ngày mà vẫn đảm bảo độ bền không hề dễ dàng. Từ việc tính toán cách lắp cảm biến, cho tới cách bảo vệ cảm biến, từ va đập đến nhiệt độ, tất cả những điều đó đều mất thời gian.”

Nhưng trong quá trình thử nghiệm lốp thông minh, Pirelli ném chúng vào điều kiện khắc nghiệt nhất: “Chúng tôi bắt xe vận hành ở vận tốc 340 km/h hoặc hơn. Linh kiện điện tử mà chịu được vận tốc như vậy không dễ. Từ nhiệt độ cao, va chạm cường độ cao, đó là những thứ khó khăn nhất đối với các kỹ sư. Rồi kế đến phải tìm ra cách để thu được tín hiệu từ lốp, từ lớp cao su của lốp về CPU. Đó cũng là thứ chúng tôi đang tốn nhiều công sức nghiên cứu.”



Với việc áp dụng những bộ lốp thông minh đầu tiên trên những mẫu xe siêu đắt tiền, có thể đảm bảo rằng chủ nhân những chiếc xe sẽ có những lần đạp ga lên vận tốc trên 200 km/h.

Một điều bất ngờ khác, đó là không nhiều công nghệ được Pirelli áp dụng cho những bộ lốp lắp trên 20 chiếc xe đua tham gia giải vô địch Công thức 1 được áp dụng cho lốp thông minh cho xe thương mại:

“Nhu cầu khác nhau mà. Với Công thức 1, bạn chỉ cần hiệu năng, hiệu năng và hiệu năng. Còn với xe thương mại, phải làm việc để đảm bảo an toàn vận hành, với mọi khía cạnh khác của chiếc xe. Chúng tôi đang làm việc với một thứ mới mẻ hoàn toàn. Một lý do chúng tôi hợp tác với Bosch là vì chúng tôi muốn có giải pháp tích hợp, tạo ra định hướng mới để linh kiện và phụ tùng xe có thể trang bị cho xe thương mại.”



Cũng phải nhắc lại là, không nhiều công nghệ từ F1 được áp dụng, chứ không phải là không áp dụng được gì:

“Khả năng thu thập dữ liệu rồi mô phỏng điều kiện và kiểm soát dữ liệu rõ ràng là thứ được ứng dụng từ lốp xe F1. Tôi nghĩ nếu không có F1, chúng tôi sẽ không có khả năng phát triển tiến bộ như ngày hôm nay. Chúng tôi đã có quá nhiều dữ liệu từ việc làm lốp cho các đội đua F1, nhưng không phải thứ dữ liệu có thể sử dụng thực tế, vì ứng dụng khác nhau. Đổi lại, thuật toán mô phỏng điều kiện vận hành lốp lại là thứ vô cùng giá trị.”



Hiện giờ, như đã nói, lốp thông minh Cyber Tyre của Pirelli mới chỉ hiện diện trên một mẫu xe duy nhất: Pagani Utopia Roadsters, sản xuất giới hạn 130 chiếc với cái giá 3.4 triệu USD. Khá chắc là sẽ phải đợi vài năm nữa, khi công nghệ này sẵn sàng thương mại hóa ở quy mô lớn, Pirelli sẽ cố gắng biến công nghệ cảm biến lốp thông minh trở thành tiêu chuẩn mới, như cách những hệ thống kiểm soát hành trình hay chống bó cứng phanh đã làm được. CEO Zanardo đưa ra dự báo, đến năm 2025 hay 2026, Cyebr Tyre sẽ trở nên phổ biến hơn.

Theo Digital Trends